IBM チューリッヒの研究者たちによると、IO を高速化するには、ストレージ デバイスから変換レイヤーを取り除き、サーバー上で同時に多数のレイヤーを実行する必要があるとのことです。
彼らはこの点について議論する研究論文を発表しました。SSDにはフラッシュ変換層（FTL）があり、ホストシステム上のデータベースおよびファイルシステムの概念と、SSD上で使用される物理ページおよびブロックとの間のインターフェースとなります。例えば、SSDへの書き込み時には、新しいデータを書き込む前にページブロック内のデータを消去する必要があります。サーバーの上位層のデータベースおよびファイルシステムソフトウェアは、このことを全く認識していません。
SSD の FTL は、SSD で利用可能な処理能力とメモリによって制約され、ドライブ上のローカル フラッシュ環境のみを認識し、たとえば、デバイス上のガベージ コレクションのために削除されたページを収集します。
ここでの目的の一つは、セルデータの書き換え頻度を可能な限り低くすることで、SSDのページ寿命を延ばすことです。単一のSSDのFTLは、そのSSD上のセル全体の状態しか把握しておらず、他のSSDのセルの状態（状態が良い場合も悪い場合もある）は把握していません。
ホスト OS にサーバー上のすべての SSD のグローバル FTL を配置すると、SSD リソースの最適化が向上します。
同様に、瓦記録方式（SMR）のディスクドライブは、部分的に重なり合う書き込みトラックのセットを備えており、これにより読み取りトラックをプラッター上に配置できるため、容量が増加します。標準的な非SMRドライブと比較すると、読み取り速度は同じですが、書き込み速度は遅くなります。これは、新しいデータを格納するために書き込みトラックのセット（ゾーン）全体を書き換える必要があるためです。
Seagateディスクドライブはこのタスクを管理しますが、HGST SMR実装ではホストが管理します。ただし、HGST SMR変換レイヤーはHGSTドライブに固有のものであり、東芝やSeagateデバイスでは動作しない可能性があります。
Big Blueの研究者たちは、SSDやSMRディスクドライブ、そして実際にはあらゆるストレージメディアに対応できる、サーバー上に単一のグローバル変換レイヤー（TL）ソフトウェア機能を搭載することを提案しています。これにより、SMR用とSSD用FTL用など、異なるメディアに異なる変換レイヤー機能を持たせ、負荷分散とメディア利用の最適化を実現するストレージリソース空間が構築されます。
受信した読み取りおよび書き込み IO 要求はこのソフトウェア ログ構造アレイ (SALSA) 機能に送信され、コントローラと呼ばれる適切な変換層機能に送られます。
これを実行することの利点は、科学者らの論文 (PDF) の中で次のように挙げられています。
- ホストにTLを実装することで、単一デバイス構成および複数デバイス構成において、パフォーマンスと耐久性の大幅な向上を実現します。MySQLデータベースコンテナを汎用SSDに導入した場合、SALSAは単体SSDではRAWデバイスを1:7、ソフトウェアRAID-5アレイでは35:4の性能で上回ります。
- アプリケーション固有のポリシーを適用することで、ストレージを効率的に活用できます。SMR上のSwiftオブジェクトストア向けにカスタマイズされたSALSAポリシーは、RAWデバイスと比較して最大6:3の性能向上を実現します。
- スペース管理とストレージポリシーを分離します。これにより、SALSAは、それぞれ独自のポリシーを持つ異なるアプリケーションを同じストレージプールで処理できるようになります。これにより、MySQLとSwiftを同じストレージ上で高パフォーマンスかつ低オーバーヘッドで実行できるようになります。
- 複数の種類のデバイスをサポートすることで、ストレージの多様性を実現します。SALSAは、SMRとSSDを組み合わせることで、アプリケーションを変更することなく、ビデオサーバーのワークロードにおけるファイル取得を高速化します（SSDを追加すると読み取りパフォーマンスが19:1に向上します）。
彼らはまた、SALSA をよりわかりやすい方法で探求した IBM 論文 (PDF) も執筆しました。
IBM SALSAコンセプト
MySQL 4-SSD 実装により、SSD 上で SALSA を実行するシステムは、約 100 ミリ秒のトランザクション応答時間で 16 倍高いスループットを実現し、1 秒あたり約 50 トランザクションの一定スループットで 42 倍低いトランザクション応答時間を実現しました。
IBM SALSA MySQL パフォーマンス
著者らは次のように結論付けています。「SALSA は、現代のデータセンターの要件を満たすために、市販のフラッシュベース SSD のパフォーマンスと耐久性を向上させます... ホスト管理型 SMR ディスクの場合、SALSA は、SMR テクノロジの複雑さをユーザーから隠蔽する従来のブロック インターフェイスを提供し、書き込みパフォーマンスを大幅に向上させます。」
+コメント
これは非常に印象的ですが、SALSA ソフトウェアを作成し、サプライヤーからの実際の物理メディアを確実にサポートできるようにするのは誰でしょうか?
WDCはディスクとSSDの両方を出荷しているので、そうかもしれません。IBMはディスクとSSDのOEM顧客であり、SALSAの論文を執筆しているため、他のストレージアレイやストレージサーバーのOEMと同様に、メディアレベルのデータを入手できる可能性があります。
彼らは本当にそんなことをするのでしょうか？ どうもそうは思えませんが、驚かされることを期待しています。
SSD とディスクの両方を使用するハイパースケーラーの顧客はそれを実行でき、すでに実行している可能性もありますが、実装はおそらく独自のままになるでしょう。
したがって、SALSA は興味深い技術のように見えますが、大規模な導入にはならないと思われます。®
